Acetylering av histoner
de mest studerte proteinene som acetyleres på ε-lysinrester inkluderer histonene H2A, H2B, Hg og H4, der modifikasjonen skjer på flere steder i de aminoterminale hale-domenene, og HMG-proteinene, som finnes i en rekke eukaryoter fra gjær til mennesker . Den viktige egenskapen ved acetylering av ε-lysinrester er at den er reversibel. Histoner blir ofte utsatt for post-translasjonelle modifikasjoner som inkluderer acetylering, metylering og fosforylering av spesifikke arginin, lysin, histidin, serin og treoninrester . Disse modifikasjonene, hvorav mange også er reversible, reduserer alle de positive ladningene av histonhalestrukturer, og endrer dermed signifikant histon-DNA-binding og interaksjoner mellom nukleosomer og mellom histoner og regulatoriske proteiner. Funnene Av Gcn5p, DEN første nukleare histonacetyltransferasen (HAT), og den første histondeacetylasen (HDAC), viste at acetylering av histoner er et viktig kontrollerende trinn i transkripsjon . Noen av kjernefysiske Hatter er også godt kjent og omfattende karakterisert som transkripsjonsfaktorer. Ikke overraskende synes histonacetylering å påvirke andre prosesser, inkludert cellesyklusprogresjon, kromosomdynamikk, DNA-replikasjon, rekombinasjon og reparasjon, silencing og apoptose . Til tross for betydelig akkumulering av informasjon Om Hatter, forståelse av den nøyaktige molekylære rolle histon acetylering i samlingen av kromatin, tilgjengeligheten av transkripsjonsfaktorer og nukleosom remodeling er fortsatt unnvikende.
Det er over 20 Hatter som faller inn i flere familier, oppført I Tabell 1. Alle Hatter fungerer på en stedsspesifikk og histonspesifikk måte, og spesifisitet kan variere in vivo og in vitro; slik mangfold som kan bidra til å forklare hvorfor det er så mange Hatter. Bemerkelsesverdig er Noen Hatter forbundet med Andre Hatter og coactivators, noe som tyder på et lag av kompleksitet som ennå ikke er forstått. Det er imidlertid viktig å merke seg at steady-state-balansen av histonacetylering ser ut til å utøve forskjellige effekter på forskjellige gener i forskjellige innstillinger. Justering av aminosyresekvensene rundt modifiserte lysiner i acetylerte proteiner og mutagenese av det humane importin-α proteinet Rch1 antyder at HATGJENKJENNINGSMOTIVET kan være GKXXP (i aminosyrekoden med en enkelt bokstav, med acetylert ε-lysinresten i fet skrift).
Histondeacetylaser
Et stort antall Hdac har nå blitt identifisert, hvorav mange fungerer som corepressorer for transkripsjon . Gjærdeacetylasene Rpd3p Og Hda1p rekrutteres av repressorproteiner til promotorer, noe som forårsaker lokalisert deacetylering av kromatin . Spesialiserte regioner av kromatin, inkludert telomerer, centromerer og stille gjærparringstype loci, er transkripsjonelt inaktive og danner hypoacetylerte heterochromatinlignende (tett pakkede) domener. Heterokromatindannelse i gjær medieres av de silende proteinene Sir2p, Sir3p og Sir4p; Sir2p har VIST SEG Å ha HDAC-aktivitet. Interessant nok oppdages deacetylaser i noen kromatin-remodelleringskomplekser, som regulerer endringer i kromatinstrukturen, sammen med Hatter. Det er lite kjent om spesifisiteten Til HDACs, selv Om Det har blitt funnet At HDACi kan deacetylere ikke bare histoner, men også transkripsjonsfaktoren E2F1 .
Acetylering AV HMG-proteiner
HMG-proteiner er en heterogen familie av ikke-histonkromosomale proteiner hvis funksjon fortsatt ikke er helt forstått, til tross for deres overflod og ubiquity. EN undergruppe av disse proteinene inneholder HMG-domenet, ET DNA-bindende motiv som gjenkjenner bøyd DNA eller induserer bøyning i lineært dupleks DNA. To post-translasjonelle modifikasjoner, nemlig fosforylering og acetylering, påvirker DNA-bindingsegenskapene TIL HMG1. Dette proteinet er reversibelt acetylert ved konserverte lysiner i posisjon 2 og 11 , og det er vist at monoacetylering ved lysin 2 AV HMG1 øker proteinets bindingsaffinitet for noen typer forvrengt DNA . DETTE indikerer MULIG involvering AV HMG1 I DNA-reparasjon, skilt fra sin arkitektoniske rolle i nukleoproteinkomplekser. HMG1 og HMG2 har også vært involvert i protein-protein-interaksjoner og har vist seg å lette den spesifikke bindingen av regulatoriske proteiner – som steroidhormonreseptorer, Hox-og POU-domeneproteiner (utviklingsmessige transkripsjonsfaktorer), p53 (en tumor suppressor) og TATA-boksbindende basale transkripsjonsfaktorer – til deres mål-DNA-sekvenser .
Acetylering av transkripsjonsfaktorer
I kjernen er DNA tett pakket inn i flere ordrer av struktur uten lett tilgjengelighet for transkripsjonsmaskineriet. Acetylering av lysinrester i histoner, histonlignende proteiner og ikke-histonproteiner (som transkripsjonsfaktorer) har nylig oppstått som en viktig mekanisme som brukes av cellen for å overvinne undertrykt kromatintilstander . Flere transkripsjonsfaktorer har blitt identifisert som substrater For Hatter, spesielt For HATs CREB-binding protein (CBP) og dens nære homolog p300, som er kofaktorer for nukleær-reseptor-aktivert gentranskripsjon, og p300 / CBP-assosiert faktor (PCAF). Disse substratproteinene inkluderer de transkripsjonelle aktivatorene E2F1-3 (involvert i progresjon Gjennom g1/s celle-syklusovergang), P53, c-Jun (en transkripsjonsfaktor involvert i responsen på mitogener), den erytroide Krü-lignende transkripsjonsfaktoren (EKLF), den transkripsjonelle koaktivatoren GATA1 som kreves for megakaryocyt og erytrocytdifferensiering, den muskelspesifikke differensieringsregulator MyoD, produktet av proto-onkogen c-myb, HMG-proteinet HMGI(Y), DEN t-cellefaktor regulert transkripsjon aktivator tcf (SOM ER NEDSTRØMS for wnt signalering proteiner), hepatocytt-nukleær faktor HNF-4, de generelle transkripsjonsfaktorene TFIIEß og TFIIF, erytrocyt-transkripsjonsfaktor NF-E2 (MafG) og steroidhormonkjerne reseptor coactivator ACTR ( og referanser deri). Listen over DE nye HATTESUBSTRATENE vokser raskt. Acetylering av transkripsjonsfaktorer kan endre deres evne TIL å binde DNA (I tilfeller AV E2F1, p53, EKLF, GATA1 og HNF-4), å interagere med andre proteiner (c-Jun, TCF, ACTR og HNF-4), eller å forbli i kjernen (HNF-4). I TILLEGG KAN PCAF, p300 og CBP autoacetylate, tilrettelegge intramolekylære omarrangementer mellom bromodomain (som binder acetyl-lysin) og acetylert lysin(er); denne interaksjonen kan være viktig for HAT-aktivitet og for rekruttering av remodelleringskomplekser til acetylert kromatin .
effekten av acetylering på DNA-bindende proteinfunksjon avhenger av plasseringen av det modifiserte stedet i proteinet. Ved transkripsjonsfaktorene p53, E2F1, EKLF og GATA-1 ligger acetyleringsstedet rett ved SIDEN AV DET DNA-bindende domenet, og acetylering stimulerer DNA-binding . I motsetning til dette er lysinene acetylert i HMGI (Y) innenfor DET DNA-bindende domenet og resulterer i forstyrrelse AV DNA-binding. Dermed stimulerer acetylering ikke alltid transkripsjon.
Acetylering påvirker også protein – protein-interaksjoner. For eksempel hemmeres foreningen av nukleare steroidhormonreseptorer med deres coactivator ACTR ved acetylering . Tilsynelatende genererer histonacetylering et gjenkjenningssted for bromodomain, et motiv konservert i mange proteiner, inkludert Hatter . Histonacetylering kan gå forut for REKRUTTERING AV ATP-avhengige kromatin-remodelleringsaktiviteter under transkripsjonell aktivering. SPESIELT ER HAT Gcn5p involvert i stabiliserende binding AV SWI / SNF kromatin-remodeling kompleks til en promoter, og denne interaksjonen synes å være mediert Gjennom Gcn5p bromodomain . Det er noen bevis, eksemplifisert ved transkripsjonsfaktoren E2F1, at acetylering øker proteinets halveringstid .
Acetylering av kjerneimportfaktorer
Hatter kan også målrette mot andre nukleare proteiner. En skjerm av et stort sett proteiner involvert i forskjellige cellulære prosesser resulterte i identifisering av to kjerneimportproteiner, Rch1 og importin-α 7, som substrater for acetyltransferasen CBP . Reaksjonen syntes å være spesifikk fordi en annen atomimportfaktor, importin-α3, ikke var et substrat for CBP. Både p300 og CBP kan mediere acetylering av Rch1 og importin-α 7 in vivo, mest sannsynlig i kjernen . Acetylresten, ε-Lys22, ligger innenfor bindingsstedet I Rch1 for Den andre kjerneimportfaktoren, importin-β, og acetylering av nettstedet fremmer samhandling med importin-β in vitro . Dermed er det mulig at atomimport kan reguleres av acetylering, formidlet av p300 / CBP Hatter.målrettingen AV HAT-enzymer til deres substrater er sannsynligvis viktig og kan spille en rolle i regulering av andre signalveier, som indikert ved funnet at fosforylering av p53 stimulerer acetyleringen, sannsynligvis ved å øke foreningen av p53 med p300 . Noen bevis indikerer at Aktiviteten Til Hatter er regulert av proliferasjons-og differensieringssignaler, via fosforylering eller hormonell signalering. FOR eksempel stimuleres HAT-aktiviteten TIL CBP ved g1-s fasegrensen av cellesyklusen, og hormonindusert acetylering AV ACTR undertrykker nukleær reseptorfunksjon. Sammen har disse resultatene ført til hypotesen om at acetylering er en regulatorisk modifikasjon som kan konkurrere med fosforylering i cellesignalering .Mikrotubuli Er sylindriske cytoskeletale strukturer som finnes i nesten alle eukaryote celletyper og er involvert i et stort utvalg av cellulære prosesser, inkludert mitose, ciliary og flagellar motilitet, intracellulær transport av vesikler og organeller, og muligens ved å bestemme morfologi av visse celler . Den strukturelle underenheten til mikrotubuli er 100 kDa protein tubulin, som består av α og β isoformer som danner heterodimere komplekser og assosierer hode til hale for å danne profilamenter og deretter lateralt for å gjøre opp veggene av sylindriske mikrotubuli. Flere typer post-translasjonell modifikasjon påvirker tubulinfunksjonen, inkludert acetylering, fosforylering, polyglutamasjon, polyglykylering og detyrosinering . De fleste av disse endringene er reversible, og alle, bortsett fra acetylering, forekommer ved den svært variable carboxyl termini av tubulin α og β
det første beviset for acetylering av tubuliner ble oppnådd med et flagellært tubulin fra den encellede algen Polytomella . Tubulinacetylering har siden blitt observert hos virveldyr, insekter, nematoder og planter, hvor alle acetylgruppene er knyttet til lysin 40-aminogruppen. Den α-tubulin acetyltransferase ble renset fra de flagellerte encellede Algen Chlamydomonas og fra pattedyrhjernen og ble vist å ha molekylvekt på 62-67 kDa . Under rensing av enzymet Fra Klamydomonas ble det oppnådd bevis for en tubulin deacetylase og for en inhibitor av α-tubulin acetyltransferase. I Klamydomonas viser tubulinacetyltransferasen en todelt preferanse for polymerisert over løselig tubulin, men i HeLa-celler skjer acetyleringen hovedsakelig etter polymerisering . Vanligvis kan acetylering skje raskt-nesten umiddelbart-og acetylert tubulin skiller derfor ikke nødvendigvis gamle mikrotubuli. Det er funnet en viss korrelasjon mellom α-tubulin-acetylering og mikrotubulstabilitet . Acetylerte mikrotubuli motstår vanligvis stoffinducert demontering, men ikke kaldinducert demontering, selv om det i noen celler er en delmengde av acetylerte mikrotubuli kaldt motstandsdyktig . Det er imidlertid fortsatt uklart hvordan den intracellulære romlige organisasjonen av acetylerte mikrotubuli bestemmes. Det kan være noen faktorer som begrenser acetyltransferase enzymaktivitet til visse cellulære mikrotubuli og til begrensede regioner: kandidater for slike faktorer inkluderer DE mikrotubuliassosierte proteinene MAP1B, MAP2 OG τ, som enten forbedrer eller hemmer interaksjonen av acetyltransferasen med mikrotubuli . En annen mulighet er at samspillet mellom mikrotubuli med andre cytoskeletale elementer eller organeller regulerer acetyltransferase enzymaktivitet.
rollen av acetylerte mikrotubuli i celler forblir et viktig ubesvart spørsmål. Acetylert tubulin er ikke nødvendig for å overleve, og en mutant Av Ciliat Tetrahymena med lysin 40 erstattet med arginin skiller seg ikke fra den ville typen . Kloning og analyse av ovennevnte 62-67 kDa α-tubulin acetyltransferase vil være kritisk for å forstå rollen som α-tubulin acetylering.